專業(yè)課程設計--2012(吳老師).ppt

1、數控工作臺設計 王大承 Tel: 6417,專業(yè)課程設計,數控機床之 數控工作臺設計 （機械系統(tǒng)與數控系統(tǒng)）,數控機床之 數控工作臺設計 （包含機械系統(tǒng)與數控系統(tǒng)設計）,設計內容：數控工作臺 主要用于：銑削、鉆床、線切割等，也可用于車削，計算可以按車削進行。 一、根據有關條件及要求，給出的已知條件為： 1、工作臺重量：相對于X向和Y有所不同，可根據設計情況簡單粗略地計算。 2、時間常數：T=25ms（計算轉動力矩時所需要） 即為：由V=0達到VMAX工作 所需時間。 3、滾珠絲桿的基本導程 自己選擇，X、Y向可相同。,4、脈沖當量：（X、Y向相同）。即，供選擇的脈沖當量有： 10、8、6、4、

2、2、1（單位：m ） 5、工作行程（建議初步選定）：X=320mm，Y=200mm。 6、步距角：選擇步進電機的確定，保證脈沖當量為: 10 7、通電方式（ 步進電機）：三相六拍（反應式步進電機）。 8、快速進給： 9、主電機功率：N=1.5kw （用于切削力計算）。 10、工作臺快速移動速度：5m/min。,二、設計過程（工作步驟） 1、工作臺 總體結構的確定 初步采用: （1）步進電機2個（X、Y向分別控制） （2）滾珠絲桿2套，由于所受的力以及行程長短不一樣，所以要分別選擇計算 （3）滾動導軌：雙導軌、四滑塊（分別為X、Y向，長短選擇不同） （4）帶有三條“ ”槽的工作臺面,2、傳動方案

3、的確定 步進電機（根據脈沖當量確定是否需要齒輪減速裝置。如需要，計算減速比應取多少） 滾珠絲桿 工作臺X、Y脈沖當量分別滿足（6個小組分別不同）： 3、切削力計算 根據手冊上的公式: 可求出: 考慮到工作臺的多種用途，尤其是銑削時X方向力較大選?。?4、滾珠絲桿的選擇、設計和計算。 1）初步確定絲桿的導程、直徑、長度（X、Y方向） 滾珠絲桿導程：滿足傳動系統(tǒng)最終要求: 10（8、6、4、2、1） ，可在4 6mm選擇 長度：滿足X、Y向工作行程（如X=320mm, Y= 200mm） 直徑：滿足強度、穩(wěn)定性、剛度 2）強度計算 3）效率計算 4）剛度計算 5）絲桿的支承方式的確定,5、導軌的選

4、擇 建議初選變幅矩形滑塊：HTSD-WAA； 1）安裝基本形式選擇：X、Y向均為雙導軌、四滑塊，雙根正裝或反裝均可； 2）導軌長度選擇：由于工作行程幾工作臺面尺寸初選畫出草圖后才能最終確定； 3）導軌負載的計算：參考四滑塊工作臺，參考工作臺自重、負載等因素，為壽命計算等作準備； 4）摩擦力計算：為滾珠絲桿設計選擇做準備； 5）壽命計算（5年后更換）； 6）安裝位置的考慮。,（a),步進電機 驅動電路,指令脈沖,步進電機,液壓扭矩放大器,電液脈沖馬達,(b),開環(huán)數控機床系統(tǒng),閉環(huán)、半閉環(huán)數控機床系統(tǒng),(a),(b),6、齒輪及軸矩的有關計算 1）如需另設齒輪減速則要進行： a、傳動比計算 b、

5、模數、齒數、中心距等的計算 2）轉動慣量的計算（為選取步進電機作準備） a、工作臺質量折算出電機軸上的轉動慣量 b、絲桿的轉動慣量 c、齒輪的轉動慣量 d、電機的轉動慣量（可以省略不計） e、總的轉動慣量,3）所需轉動力矩的計算 a、快速空載啟動所需力矩 M= b、最大切削負載時所需力矩 M= c、快速進給時所需力矩 M= 式中： -折算到電機軸上的摩擦力矩 -空載啟動時折算到電機軸上的加速度力矩 -由于絲桿預警引起的折算到電機軸上的附加力矩 -切削時折算到電機軸上的加速度力矩 -折算到電機軸上的切削負載力矩,7、步進電機的選擇 根據X、Y向不同情況選取 （1）選用的基本系列 基本通電方式：三

6、相六拍 與絲桿的連接方法： a) 用聯(lián)軸節(jié)連接； b) 通過齒輪減速后連接。 1）步距角： ； 一般?。?1.50/0.750 系統(tǒng)對步進電機所驅動部件最小轉角要求 i 傳動比,三、圖紙設計與繪制 要求總裝圖（A0）和工作臺零件圖（A2）各一張（打印時可按比例縮?。?1、總裝圖（應考慮以下細節(jié)） （1）底座、工作臺：X向拖板 320mm行程；Y向拖板 200mm行程。 （2）滾珠絲桿、螺母的固定方式以及連接方法，雙精簡支支承組合、CBD系列埋入式雙螺母墊片預緊、滾珠絲桿副 （3）滾動導軌的支裝、固定（雙根正裝、反裝、倒裝、混合安裝），防護罩的選擇、確定及安裝 （4）步進電機的安裝與固定： a)

7、 與滾珠絲桿直接聯(lián)接； b) 通過齒輪變速與絲桿連接。,（5）標記欄、明細表、技術要求齊全 1）零件的標注與排序要求： a) 關鍵零件或部件要標注； b) 部件與部件之間的連接件要標注； c) 零、部件要按一定的方向進行標注。 2）明細表、技術要求齊全。 （6）尺寸要求：關鍵工作參數尺寸； 總體安裝尺寸； 外形尺寸； 配合件的公差與配合。,2、零件圖設計：工作臺面、鑄件（建議用Pro/E, UG繪制，可以用Autocad繪制） 設計臺面尺寸：XY=400300 mm 1）臺面三條“ ” 形槽，用于緊固被加工的零件或夾具等 2）周圍有冷卻液排出槽、并有冷卻液排出管道接口 3）反面（底面）有加強筋

8、 4）底面留有安裝螺母的平臺 5）底面留有安裝滾動滑道、滑塊的位置 6）兩側有防護罩緊固螺釘,設計說明書編寫要求 目錄 任務書 一、機械部分設計計算 1、縱向進給系統(tǒng)設計計算 2、橫向進給系統(tǒng)設計計算 3、滾動導軌的選擇 4、步進電機的選擇 二、數控部分設計及編程主程序框圖 1、子程序（根據要求任務）程序框圖 2、數控編程：程序設計框圖和全部源程序,三、參考文獻 1、張國新主編經濟型數控機床系統(tǒng)設計 機械工業(yè)出版社 2、張新明等編機電一體化系統(tǒng)設計 北京理工大學出版社 3、陳松年等編機電一體化機械系統(tǒng)設計 機械工業(yè)出版社 4、廖效果、朱啟逑編數字控制機床 機械工業(yè)出版社 并找有關機床設計手冊,課程設計成績評定